PL94396B2

PL94396B2 -

Info

Publication number: PL94396B2
Application number: PL180083A
Authority: PL
Inventors: Morze Zbigniew; Moldenhawer Kazimierz
Original assignee: Akademia Rolnicza
Filing date: 1975-04-30
Publication date: 1977-07-31

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru lepkosprezystych wlasciwosci drewna i tworzyw drzewnych, w którym próbke poddaje sie drganiom skretnym i na podstawie tlumienia drgan okresla sie lepkosprezyste wlasciwosci drewna. Przedmiotem wynalazku jest takze urzadzenie do stosowania tego sposobu.The subject of the invention is a method of measuring the viscoelastic properties of wood and wood materials, in which the sample is subjected to torsional vibrations and on the basis of vibration damping, the viscoelastic is determined wood properties. The invention also relates to a device for implementing this method.

Stan techniki. W trakcie poddawania drewna i tworzyw drzewnych dzialaniu zmiennych warunków wilgotnosciowo-cieplnych ulegaja zasadniczym zmianom ich wlasciwosci lepkosprezyste, wplywajac tym samym na mozliwosci dalszej ich obróbki w celu osiagniecia produktów o okreslonych wlasciwosciach. Szczególnie wazna z punktu opracowania pozadanej technologii jest znajomosc zmian lepkosprezystych wlasciwosci drewna i tworzyw drzewnych zachodzacych w trakcie procesu ich higrotermicznej obróbki. Dotychczas okreslenie stopnia uplastycznienia drewna, a tym samym zmian jego wlasciwosci lepkosprezystych, prowadzone bylo w warunkach normalnych cisnien atmosferycznych, co pociagalo za soba ograniczenie zakresu temperatury nasyconej pary wodnej do 100°C.State of the art. When wood and wood-based materials are exposed to changing conditions moisture and thermal properties undergo fundamental changes in their viscoelastic properties, thus affecting on the possibility of their further processing in order to obtain products with specific properties. Especially From the point of view of developing the desired technology, it is important to know the changes in the viscoelastic properties of wood and wood materials occurring during the process of their hygrothermal treatment. So far the term the degree of plasticization of the wood, and thus the change of its viscoelastic properties, was carried out under normal atmospheric pressure, which resulted in limiting the temperature range saturated steam up to 100 ° C.

Dotychczas stosowane sposoby pomiaru lepkosprezystych wlasciwosci drewna i tworzyw drzewnych oparte sa badz to na statycznych pomiarach strzalki ugiecia materialu obciazanego znana sila w maszynie wytrzymalosciowej, badz to przy drganiach zginajacych próbke w postaci beleczki zamocowanej sztywno jednym koncem w imaku podczas gdy drugi koniec beleczki pobudzony zostaje do drgan poprzez jednorazowe uderzenie mloteczkiem. Rejestracji drgan próbki, których czestotliwosc i zanik amplitudy swiadcza o lepkosprezystych wlasciwosciach materialu, dokonuje sie na drodze optycznej lub wykorzystujac przetworniki pojemnosciowe przetwarzajace drgania mechaniczne na elektryczne, które po wzmocnieniu rejestruje sie za pomoca szybkozmiennych rejestratorów wielkosci elektrycznych. Powyzsze sposoby nie moga znalezc zastosowania przy pomiarach zmian wlasciwosci drewna w trakcie poddawania go obróbce higrotermicznej w temperaturze 200°C i przy cisnieniu 10 atmosfer.So far used methods of measuring viscoelastic properties of wood and wood materials they are based on static measurements of the bending arrow of the loaded material with a known force in the machine strength, or for vibrations bending the sample in the form of a rigid bar at one end in the clamp, while the other end of the bar is stimulated to vibrate by disposable hammer blow. Record the vibration of the sample, the frequency and amplitude decay is evidenced with the viscoelastic properties of the material, it is made optically or with the use of transducers capacitive converting mechanical vibrations into electric ones, which after amplification are registered as with the aid of fast-changing electric quantity recorders. The above ways can not find application in measuring changes in the properties of wood during its treatment with hygrothermal at a temperature of 200 ° C and a pressure of 10 atmospheres.

Tymczasem postepujaca intensyfikacja procesów higrotermicznej obróbki drewna stwarza koniecznosc poznania zjawisk zachodzacych w drewnie poddawanym dzialaniu pary o temperaturach do 200°C.2 94 396 Dotychczas brak jest sposobu pomiaru oraz specjalnych urzadzen do prowadzenia pomiarów wlasciwosci lepkosprezystych drewna i tworzyw drzewnych w tak wysokich temperaturach a na dodatek przy wielokrotnie wyzszych cisnieniach od cisnienia atmosferycznego.Meanwhile, the progressive intensification of the hygrothermal wood treatment processes is a necessity knowledge of the phenomena occurring in wood subjected to the action of steam at temperatures up to 200 ° C 2 94 396 So far, there is no measurement method and no special devices for measuring properties viscoelastic wood and wood materials at such high temperatures and, in addition, many times pressures higher than atmospheric pressure.

Istota wynalazku. Pomiar lepkosprezystych wlasciwosci drewna i tworzyw drzewnych przeprowadza sie w trakcie ich obróbki hlgrotermicznej w podwyzszonej temperaturze, w atmosferze pary wodnej. Badana próbke umieszcza sie w naczyniu, zwlaszcza cisnieniowym i jeden jej koniec zaciska sie sztywno. Do drugiego konca próbki umocowuje sie ramie zawierajace material ferromagnetyczny. Ramie to poddaje sie dzialaniu pola magnetycznego wzbudzajac drgania skretne, przy czym wraz z ramieniem drga badana próbka. Wielkosc i amplitude tych drgan przetwarza sie na impulsy pradu elektrycznego. Po wzmocnieniu, wartosci chwilowe impulsów zapisywane sa za pomoca znanych przyrzadów samopiszacych. Nastepnie znanymi metodami dokonuje sie obliczen zmian dynamicznego modulu sprezystosci, logarytmicznego dekrementu tlumienia oraz lepkosci dynamicznej.The essence of the invention. Measurement of the viscoelastic properties of wood and wood materials is carried out during their hlgrothermic treatment at elevated temperature, in an atmosphere of water vapor. Test sample is placed in a vessel, especially a pressure vessel, and one end is tightened stiffly. To the other end the samples are fixed with a frame containing ferromagnetic material. This arm is subject to the action of the field magnetic, inducing torsional vibrations, while the tested sample vibrates along with the arm. Size and the amplitude of these vibrations is converted into pulses of electric current. After enhancement, instantaneous values pulses are recorded by means of known self-writing devices. Then, by known methods, it is performed calculations of changes in the dynamic modulus of elasticity, logarithmic damping decrement and viscosity dynamic.

Urzadzenie, w którym prowadzi sie pomiar sposobem wedlug wynalazku, ma postac naczynia cisnieniowego skladajacego sie z rur polaczonych w ksztalcie odwróconej litery T. W górnej czesci rury pionowej usytuowany jest uchwyt o stozkowych szczekach zaciskowych dla mocowania w nim badanej próbki.The measuring device according to the invention is in the form of a vessel Comprising of pipes connected in the shape of an inverted T in the upper part of the riser there is a holder with conical clamping jaws for fixing the test sample therein.

W poprzecznej, dolnej czesci naczynia, umieszczone jest ramie zawierajace material ferromagnetyczny oraz przetworniki usytuowane najkorzystniej na przeciwleglych koncach ramienia. W polowie swej dlugosci ramie zaopatrzone jest w uchwyt dla mocowania w nim dolnego konca badanej próbki. Urzadzenie zaopatrzone jest ponadto w pokrywe z izolatorem oraz w doprowadzenie pary wodnej.In the transverse lower part of the vessel there is a frame containing ferromagnetic material and the transducers most preferably located at the opposite ends of the arm. In the middle of its arm length it is provided with a holder for fixing the lower end of the test sample to it. The device is provided in addition, a cover with an insulator and a steam supply.

Objasnienie figur rysunku. Wynalazek jest objasniony szczególowo na rysunku, na którym pokazano schematycznie w przekroju pionowym urzadzenie do wykonywania pomiarów.Explanation of the figures of the drawing. The invention is explained in detail in the drawing in which it is shown diagrammatically in vertical section a device for taking measurements.

Opis przykladu realizacji urzadzenia wedlug wynalazku. Urzadzenie wykonane jest w postaci autoklawu 1 zmontowanego z dwu rur polaczonych krzyzowo w ksztalcie odwróconej litery T. Autoklaw zaopatrzony jest w swej dolnej czesci w zbiorniczek 2 do kondensatu pary wodnej. W górnej czesci autoklaw 1 ma pokrywe 3, do której przymocowana jest sprezyna 4 dociskajaca drugim swym koncem wieloczesciowy szczekowy uchwyt 5 o stozkowych powierzchniach zewnetrznych. Uchwyt ten osadzony jest w gniezdzie przymocowanym do bocznych scian pionowej rury autoklawu 1. Gcrna pokrywa 3 zaopatrzona jest w izolator 6 dla wyprowadzenia poza autoklaw przewodów termopary 7 umieszczonej we wnetrzu autoklawu. W poprzecznej poziomej rurze autoklawu umieszczone jest ramie 8 zaopatrzone w swych koncach w ferromagnetyczne plytki 9 i 10 oraz magnetyczne przetworniki 11 i 12. W polowie dlugosci ramienia umocowany jest dwudzielny sprezynowy uchwyt 13. Autoklaw polaczony jest poprzez wysokocisnieniowa rurke 14 z zaworem 15 wytwornicy pary 16.Description of an embodiment of the device according to the invention. The device is made in the form of an autoclave 1 assembled from two pipes connected crosswise in the shape of an inverted letter T. The autoclave is equipped with in its lower part into a vessel 2 for condensation water. At the top, the autoclave 1 has a cover 3, to to which a spring 4 is attached, pressing with its other end the multi-part jaw holder 5 with conical outer surfaces. This handle is embedded in a socket attached to the side walls of the vertical autoclave tube 1. Gcrna cover 3 is provided with an insulator 6 for the output outside the autoclave, the thermocouple 7 wires are placed inside the autoclave. In a transverse horizontal tube the autoclave is placed in a frame 8 provided at its ends with ferromagnetic plates 9 and 10 and magnetic transducers 11 and 12. Halfway the length of the arm there is a spring bipartite handle 13. The autoclave is connected via a high-pressure pipe 14 with the valve 15 of the steam generator 16.

Przed przystapieniem do pomiarów próbke 17 w postaci beleczki o ksztalcie w przekroju prostokatnym mocuje sie jednym koncem sztywno w uchwycie 2, zas do jej przeciwleglego konca umocowuje sie poprzez uchwyt 13 ramie 8. Po hermetycznym zamknieciu autoklawu pokrywa 3 doprowadza sie do niego nasycona pare wodna o zalozonych parametrach cisnienia i temperatury. Wskutek gwaltownego rozladowania kondensatora przetwornik 11, dzialajac poprzez ferromagnetyczna plytke 9, wzbudza drgania skretne badanej próbki. Plytka umocowana na ramieniu 8 przenosi wielkosc i amplitude drgan na drodze magnetycznej do spolaryzowanego przetwornika 12, który zamienia drgania skretne na sygnaly elektryczne. Sygnaly te po wzmocnieniu jedna ze znanych metod, rejestrowane sa przez aparature elektroniczna po czym znanymi metodami dokonuje sie potrzebnych obliczen.Before starting the measurements, sample 17 is in the form of a bar with a rectangular cross-section is fixed at one end rigidly in the holder 2, while it is fastened to the opposite end by handle 13 with frame 8. After the autoclave is hermetically sealed, the lid 3 is fed with saturated steam water with preset pressure and temperature parameters. Due to a sudden discharge of a capacitor The transducer 11, acting through the ferromagnetic plate 9, excites torsional vibrations of the test sample. Plate mounted on the arm 8 transfers the magnitude and amplitude of the vibration along the magnetic path to the polarized one a transducer 12, which converts torsional vibrations into electrical signals. These signals after amplification of one of the known methods are recorded by electronic apparatus and then performed using known methods needed calculations.

Claims

Patent claims

1. Method of measuring the viscoelastic properties of wood and wood materials, in which the sample is subjected to torsional vibrations and, on the basis of vibration damping, the viscoelastic properties of wood are determined, characterized by the fact that the measurement is carried out at an elevated temperature, in a water vapor atmosphere with the sample placed in the vessel, especially a pressure vessel, and then one end is rigidly clamped, while the other end is secured with an arm containing ferromagnetic material, and then the arm is subjected to a magnetic field, inducing torsional vibrations of the arm along with the sample, and the magnitude and amplitude of these vibrations are converted into signals electric current, by means of which the course of vibration damping is recorded.

2. Device for measuring the viscoelastic properties of wood and wood materials, characterized by the fact that it has the form of a pressure vessel consisting of pipes connected in the shape of an inverted T-letter, with the sample holder (5) (17) located in the upper part of the vertical pipe (1) ), while in the transverse horizontal part of the vessel there is a frame (8) containing ferromagent material and transducers (11 and 12), while the frame (8) is provided with a sample holder (13) (17) halfway along its length. 396 3 6 16 14 15 5